气动第二章气动执行元件讲解.ppt

第2章 气动执行元件 §2-1 气缸 §2-2 气缸的特性及计算 §2-3 气动马达  §2－1 气缸的分类及工作原理 一、气缸的分类 在气动自动化系统中，气缸由于其具有相对较低的成本，容易安装，结构简单，耐用，各种缸径尺寸及行程可选等优点，因而是应用最广泛的一种执行元件。根据使用条件不同，气缸的结构、形状和功能也不一样。 要完全确切地对气缸进行分类是比较困难的。气缸主要的分类方式如下。  1. 普通型气缸 包括柱塞式、膜片式、缓冲式和摆动式等。  气缸的应用 气缸的应用 气缸的种类 单作用气缸工作原理 （single acting cylinder） 单作用气缸 双作用气缸工作原理 （double acting cylinder） 双端活塞杆气缸  在压缩空气作用下，双端活塞杆气缸的活塞杆可以双端伸出或回缩。 双活塞杆气缸  这个双活塞杆气缸具有两个活塞杆。 缓冲气缸 2. 组合型气缸 例如气液增压缸，气液阻尼缸，数字气缸、双活塞气缸、多位气缸、齿轮齿条气缸等。 气液阻尼缸 气液阻尼缸 伺服气缸 摆动气缸的应用 摆动气缸 多位气缸  通过将缸径相同但行程不同的两个气缸连接起来，可以使组合后的气缸具有三个停止位置。 多位气缸 套筒式气压缸 数字气缸 3. 新型气缸 包括气动夹，无杆气缸、锁定气缸，测长气缸等。 气爪（手指气缸）（gripper） 无杆气缸( rodless cylinder) 在压缩空气作用下，活塞—滑块机械组合装置可以作往复运动。 制动气缸 无杆气缸主要分为机械接触式和磁性耦合式两种。通常将磁性耦合无杆气缸称为磁性气缸。 带阀气缸 测长气缸(行程可读出型) 第2章 气动执行元件 § 2-2 气缸的特性及计算 § 2-3 气动马达 一、气缸的推力和效率 1. 气缸的理论输出力 普通双作用气缸气压推力如下 式中，A1，A2表示右左活塞的面积单位为m2；p1，p2表示进气侧和排气侧气缸的工作压力， 单位为Pa。  向左的推力为 。 2、气缸的实际推力 实际上由于活塞等运动部件的惯性力以及密封等部分的摩擦力产生，使活塞杆输出的推力小于理论推力。称这个推力为实际推力，用式(2—4)表示。 3、气缸效率 4、气缸的耗气量 气缸的耗气量是活塞每分钟移动的容积，称这个容积为耗压缩空气量，换算成在大气压状态下自由空气量来表示。一般情况下，气缸的耗气量是指耗自由空气量。分别由下述两个式子表示。 二、气缸的工作特性 2．有负载工作特性 有负载工作特性是指气缸带有规定的负载，在规定的工作压力和活塞运动速度下进行实验。在实验的过程中，要求气缸能正常动作，并保证气缸的各部件具有一定的强度性能。 在气缸试运行若干往复之后，在活塞杆轴向方向加上相当最大载荷的80％的负载，然后在缸的前后两端进、排气口交替输入压力为0.7MPa的压缩空气，活塞在全程内住复运动三次以上。要求运动平滑，气缸各部无异常现象。为此应调节排气侧排气量让活塞平均速度为0.15m／s，如活塞运动均匀，各部件无异常就可认为气缸负载工作特性是符合要求。对有缓冲机构的气缸，应把缓冲阀打开，检查气缸的耐冲击性。 3、气缸的运动特性 （c）气缸的行程时间 从活塞启动到行程终了的时间称为行程时间tm。 tm可在上述节流阀流量特性系数比B，活塞的位置系数Z，惯性质量系数J0及负载Gt确定的情况下，由理论计算求得。 图2—17及图2—18为气缸行程时间曲线，分别以B和Z为自变量。图中实点表示理论计算值，圆圈表示实验值。由图可知，随B和z值增大，tm／t0接近于1，即tm趋近于t0。 如果B值变小，即Cv1变小，则供入左腔的压缩空气量不足，使压力P1显著减小，活塞加速度变小，从而使活塞达到平衡速度的时间变长。如果Z值变大，即进气腔(左腔)v1增大，活塞实际位移变小，可产生B值增大同样的效果，使行程时间知缩短至接近于基准速度时的基准时间t0。另外，负载Gt惯性系数J0的变化对行程时间tm影响不大。 4、气缸的缓冲特性 缓冲气缸 三、几种常用气缸的设计计算 1．单作用气缸的设计计算 2．单出杆双作用气缸的设计计算 (1)输出力的计算 根据力的平衡原理，活塞杆上的输出力必须克服活塞杆工作时的总阻力，因只有一端出杆，所以压缩空气作用在活塞两侧的有效面积是不相等的。活塞杆产生推力F推，活塞右行时，产生拉力F拉，其值分别为